可調(diào)光熒光燈交流電子鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)

引言

目前節(jié)能燈是應(yīng)用最廣泛的一種電光源。雖然因半導(dǎo)體照明的異軍突起，電子節(jié)能燈已不再處于照明領(lǐng)域的技術(shù)前沿，但其發(fā)展?jié)摿κ遣蝗葜靡傻?。在普通照明領(lǐng)域，LED光源在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不可能完全取代節(jié)能燈。

面對全球能源短缺的嚴(yán)峻形勢，調(diào)光技術(shù)在照明領(lǐng)域日益引起人們的關(guān)注。用戶根據(jù)實(shí)際需要對節(jié)能燈進(jìn)行調(diào)光，是一種節(jié)能的舉措。對節(jié)能燈調(diào)光，有數(shù)種方案可供選擇。其中，三端雙向晶閘管(Triac)傳統(tǒng)調(diào)光器，是一種低成本簡單模擬調(diào)光方案。采用Triac調(diào)光器對基于控制IC的電子鎮(zhèn)流的節(jié)能燈調(diào)光，其基本前提是鎮(zhèn)流器控制IC必須具備可調(diào)光功能?？烧{(diào)光節(jié)能燈控制芯片有很多，ST公司生產(chǎn)的L6574就是其中的一種代表性器件。

1 可調(diào)光鎮(zhèn)流器控制器L6574簡介

L6574采用16引腳SO和DIP封裝，引腳排列如圖1所示。

圖1 L6574的引腳排列

表1列示了L6574的各個(gè)引腳功能。

表1 L6574的引腳功能

L6574的工作原理可以用圖2來說明。

圖2 L6574工作原理圖

L6574上、下兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器指定驅(qū)動(dòng)外接半橋開關(guān)(MOSFET)。L6574含有壓控振蕩器和燈絲預(yù)熱定時(shí)比較器。當(dāng)IC振蕩器啟動(dòng)后，首先輸出預(yù)熱頻率fPRE，其值由IC引腳2上的外接電阻RPRE、引腳4上的外接電阻RING和引腳3上的外接電容CF設(shè)定，計(jì)算公式是：

燈絲加熱時(shí)間tPRE由IC引腳1外部接地電容CPRE設(shè)定，并可按照(2)式計(jì)算：

預(yù)熱結(jié)束后，頻率從fPRE向低處的正常運(yùn)行頻率fING掃描。當(dāng)頻率通過負(fù)載LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率時(shí)，在燈電容上產(chǎn)生一個(gè)高壓脈沖將燈點(diǎn)亮。點(diǎn)燈時(shí)間tIGN為預(yù)熱時(shí)間的10%，即：

燈引燃后，在運(yùn)行頻率fING上工作。fING可以按照(4)式計(jì)算：

L6574含有一個(gè)高輸入阻抗、寬帶、大共模范圍和低輸出阻抗的運(yùn)算放大器，用來閉環(huán)控制燈光電流，并實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。

L6574引腳EN1、EN2內(nèi)部是門限電壓為0.6V的比較器，可以識別來自輸入端上的小于200ns的短脈沖，對過電壓或燈絲熔斷、燈未接入起保護(hù)作用。當(dāng)IC引腳EN1出現(xiàn)高電平時(shí)，則強(qiáng)制IC進(jìn)入關(guān)閉模式，振蕩電路停止振蕩。當(dāng)引腳EN2輸入高電平電壓時(shí)，IC重新進(jìn)入啟動(dòng)時(shí)序。

L6574引腳VS上的導(dǎo)通電壓為10.2V，欠電壓關(guān)閉門限時(shí)8V，VS電壓被內(nèi)部穩(wěn)壓二極管箝位在15.6V的電平上。

2 基于L6574的典型可調(diào)光鎮(zhèn)流器電路

基于L6574的典型58W可調(diào)光鎮(zhèn)流器半橋逆變器和諧振輸出級電路如圖3所示。

圖3 基于L6574的58W鎮(zhèn)流器電路

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-2要求，由于燈功率>25W，所以必須采用功率因數(shù)校正(PFC)。圖3電路的前端，是基于L6561的有源PFC升壓轉(zhuǎn)換器，為圖3所示的鎮(zhèn)流器部分提供400V的DC總線電壓，并保證系統(tǒng)輸入功率因數(shù)達(dá)0.99,AC輸入電流總諧波失真(THD)10%。

啟動(dòng)電阻R3和R4連接在橋式整流輸出端，而不是連接在DC400V的母線上，可以使R3和R4承受較低的電壓。IC2啟動(dòng)后，只要半橋開始產(chǎn)生輸出，高頻電壓經(jīng)C11耦合，VD2整流和C6、C20濾波，加至IC2引腳12，為IC2供電。引腳12上的電壓VS被VDZ1箝位在14V。

IC2引腳2上的電位器R14調(diào)至最大時(shí)的電阻值是4.7kΩ，因此，RPRE=R13+R14+R15=100kΩ+4.7kΩ+1.5kΩ=106.2kΩ。IC2引腳4上的接地電阻R19=RING=100kΩ，引腳3上的電容C13=CF=470PF，引腳1上的電容C14=CPRE=0.82μF，按照(1)～(4)式計(jì)算：

fPRE=60kHz,tPRE=1.2s，tIGN=0.12s，fING≈30kHz。

如果燈管未接入，IC2引腳12上的電壓VS經(jīng)電阻R26和R27加至引腳8(EN1)，CMOS比較器將強(qiáng)制IC2進(jìn)入關(guān)閉模式，半橋電路截止。在燈絲預(yù)熱之后，如果燈不能被點(diǎn)亮，電阻R30上將產(chǎn)生一個(gè)額外電壓，經(jīng)VD4整流和C15濾波，加至IC2引腳9(EN2)，IC2則重新進(jìn)入預(yù)熱和點(diǎn)燈程序。

半橋下面MOSFET源極上連接的R25是電流檢測電阻，R25上的電流檢測信號經(jīng)R33加至IC2的引腳6(OPIN_)。IC2的引腳5(OPOUT)與引腳4(RING)之間連接VD3和R18，VD3的作用是防止開關(guān)頻率低于由R13等設(shè)定的頻率。在燈點(diǎn)火時(shí)，R25上的電壓增加，IC2中的運(yùn)算放大器則開始對燈電流進(jìn)行閉環(huán)控制。調(diào)節(jié)R14的電阻值，則可以改變開關(guān)頻率，從而調(diào)節(jié)燈電流和燈功率，實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。

3 Triac調(diào)光器調(diào)光的實(shí)現(xiàn)

1)普通電子鎮(zhèn)流器利用Triac調(diào)光器調(diào)光會(huì)出現(xiàn)燈閃爍

白熾燈是一種純正電阻性負(fù)載，利用傳統(tǒng)Triac調(diào)光器對白熾燈進(jìn)行調(diào)光，Triac在AC輸入正弦波的任意時(shí)刻都能被觸發(fā)導(dǎo)通，直到正弦電壓接近零時(shí)才被關(guān)斷。因此，白熾燈可以實(shí)現(xiàn)幾乎從0%到100%的平滑調(diào)光。

電子鎮(zhèn)流器的情況與白熾燈比較是完全不同的，Ttiac調(diào)光器連接在橋式整流器(或EMI濾波器)輸入端，如圖4所示。

圖4 Triac調(diào)光器連接在橋式整流器輸入端